Установка воздухонагревателей.

Устройства для нагревания воздуха.

1 Классификация воздухонагревателей:

1. По виду теплоносителя:

-водяные;

-паровые;

-электрические.

2. По форме поверхности:

-гладкотрубные;

-ребристые:

а) пластинчатые;

б) спирально-навивные;

в) спирально-накатные.

3. По размерам поверхности нагрева:

- самая маленькая модель СМ (один ряд труб по ходу движения

воздуха;

- малая модель М ( два ряда);

- средняя модель С (три ряда);

- большая модель Б (4 ряда).

4. По характеру движения теплоносителя:

- одноходовые;

- многоходовые.

Классификация воздухонагревателей дается в ГОСТе 27330-97 «Воздухонагреватели. Типы и основные параметры»

Конструкции воздухонагревателей

Нагревание воздуха происходит за счёт конвекции при омывании воздухом поверхности труб. Основные элементы воздухонагревателя представлены на рисунке.

Рисунок - Схема конструкции воздухонагревателя1 – трубы; 2- распределительная коробка; 3 – подводящий и отводящий трубопроводы; 4 – сборная коробка

Расположение трубок по ходу движения воздуха может быть коридорными шахматным.

В одноходовых воздухонагревателях теплоноситель по всем трубкам движется в одном направлении, в многоходовых—многократно изменяет своё направление вследствие наличия в коллекторах перегородок.

В гладкотрубных воздухонагревателях в качестве нагревательного элемента используют гладкие трубы в большом количестве. В ребристых воздухонагревателях наружная поверхность труб имеет оребрение, в результате чего возрастает общая площадь нагрева. Трубок меньше, но теплотехнические показатели выше, в результате большой турбулентности потока воздуха между рёбрами.

Оребрение может быть спирально-накатное и, образованное лентой, навитой на трубы в горячем состоянии. Пластинчатые воздухонагреватели имеют рёбра различной формы с отверстиями для насаживания на трубы.

Установка воздухонагревателей.

Требуемую поверхность нагрева можно получить скомпоновав установку из нескольких воздухонагревателей различных типов, моделей и номеров (в пределах одной установки воздухонагреватели должны быть одного типа).

Установка воздухонагревателей по ходу движения воздуха может быть параллельной и последовательной, может быть установлено несколько рядов воздухонагревателей с различной фронтальной поверхностью, т.е. возможны варианты, и целью расчёта является определение такой установки, которая при требуемой теплоотдаче имела бы наименьшие фронтальные размеры, поверхность нагрева, аэродинамическое и гидравлическое сопротивление.

Практический опыт и экономические соображения показали, что при выборе воздухонагревателя следует задаваться массовой скоростью воздуха в живом сечении калорифера 4 – 8 кг/(м²с) [ в справочниках для определения коэффициента теплопередачи калорифера массовая скорость в таблицах указывается в пределах от 1,5 до 7 кг/(м²с) для КСк3, КСк4, КП3-СК, КП4-СК, КВБ, КВСБ, КВББ ].

Параллельная установка по воздуху применяется тогда, когда требуется нагреть большое количество воздуха при малой разности температур, последовательная – когда необходима большая степень нагрева.

Обвязка воздухонагревателей по теплоносителю также может быть параллельной и последовательной.

Рисунок - Соединение воздухонагревателей по воде: а – многоходовых

параллельное ; б – многоходовых последовательное; в – одноходовых

последовательное

4 Защита воздухонагревателей от замерзания.

Замерзание воздухонагревателей при теплоносителеводе возможно:

1. При малой скорости теплоносителя (ниже 0,2 м/с). Поэтому наибольшей опасности замерзания подвергаются калориферы с последовательным соединением по теплоносителю при движении его снизу вверх. Для уменьшения опасности замерзания следует стремиться к повышению скорости теплоносителя, для чего при последовательном соединении надо применять многоходовые воздухонагреватели с горизонтальным расположением трубок. Также следует организовывать подачу воды сверху вниз.

2. При засорении трубок. Защитной мерой является очистка воды перед поступлением в воздухонагреватель в фильтре, а также промывка трубок.

3. При неплотном закрывании клапана в месте поступления наружного воздуха. Воздушный клапан должен быть утепленным.

4. При изменении параметров теплоносителя и расчетного объема воздуха.Для уменьшения опасности замерзания следует поддерживать расчетные параметры теплоносителя и расчетные объемы и температуры воздуха.

5. При завышении запаса площади поверхности нагрева.Уменьшение опасности замерзания воздухонагревателя при запасе площади поверхности нагрева не более 10-20%.

Причиной замерзания воздухонагревателя при теплоносителе пареможет быть:

1. Задержка конденсата, что бывает при неправильной установке конденсатоотводчика или недостаточной его производительности;

2. Неправильные, мешающие стоку, уклоны конденсатопроводов;

3. Падение давления пара.

Эти причины приводят к скапливанию конденсата в нижней части калорифера и замерзанию его при низких температурах.

Тема: «Расчет воздухонагревателей»

1 Методика расчета и подбора воздухонагревателей.

Расчет и конструирование воздухонагревательных установок сводится к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа теплообменников и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя.

Кроме того, следует определить сопротивление установки проходу воздуха через воздухонагреватель и проходу теплоносителя через воздухонагреватель, что необходимо для аэродинамического и гидравлического расчета.

Исходные данные:

- количество нагреваемого воздуха, G, кг/ч;

- начальные параметры воздуха t_н, ⁰С, или i_н, кДж/кг;

- конечные параметры воздуха t_к, ⁰С, или i_к, кДж/кг;

- параметры теплоносителя (воды) t_г и t_о, ⁰С.

Порядок расчета:

1. Определяют количество теплоты, необходимое для нагревания воздуха, Q, Вт

или ,

где с – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кг ⁰С).

G – количество нагреваемого воздуха для зимнего периода, кг/ч;

t_нач – начальная температура нагреваемого воздуха, ºС;

t_кон. – температура приточного воздуха, поступающего в помещение,

^оС.

Начальная температура воздуха при прямоточном режиме t_нач= t_ext.

2. Задаваясь массовой скоростью воздуха vρ, кг/(м^2.с), определяют требуемую площадь фронтального сечения f_треб., м², теплообменников по воздуху .

3. Пользуясь техническими данными о воздухонагревателях, и исходя из необходимой площади фронтального сечения f_треб., подбирают номер и число устанавливаемых параллельно теплообменников и выписывают технические характеристики:

- действительную площадь их фронтального сечения f_факт. , м²;

- площадь поверхности нагрева F, м²;

- живое сечение трубок воздухонагревателя для прохода воды f_тр., м².

При подборе воздухонагревателей необходимо стремиться к тому, чтобы

число их было минимальным.

4. Определяют фактическую массовую скорость воздуха в воздухонагревателе:

.

5. Определяют скорость движения воды в трубках воздухонагревателя W, м/с (только при теплоносителе вода):

,

где f_тр – живое сечение трубок для прохода воды, м² ;

t_г – температура горячей воды, ^оС;

t_о – температура обратной воды, ^оС;

С_w – теплоемкость воды, кДж/(кг^.оС); С_w = 4,19;

- плотность воды, кг/м³; =1000.

n – число воздухонагревателей, параллельно включаемых по теплоносителю.

6. Необходимая площадь поверхности нагрева F_тр, м², воздухонагревательной установки

F_тр. = ,

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.оС), принимаемый для данной

модели воздухонагревателя в зависимости от W и vρ. При «паре»

коэффициент теплопередачи принимают в зависимости от vρ.

- средняя температура теплоносителя «вода».

При насыщенном паре давлением до 0,03 МПа средняя температура теплоносителя «пар» принимается равной 100 ^оС . При насыщенном паре давлением свыше 0,03 МПа средняя температура теплоносителя принимается равной температуре насыщенного пара, соответствующая его давлению.

7.Число устанавливаемых воздухонагревателей:

где F_в – площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя

выбранной модели.

Округляют число теплообменников до кратного числа их в первом ряду n, находят действительную площадь поверхности нагрева установки

F_у = F_в ^. n .

8. Тепловой поток выбранного воздухонагревателя не должен превышать расчетный более чем на 10%. Избыточный тепловой поток выбранного воздухонагревателя составит:

.

где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2.оС), принимаемый для данной

модели воздухонагревателя в зависимости от W и vρ. При «паре»

коэффициент теплопередачи принимают в зависимости от vρ.

При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер воздухонагревателя и произвести повторный расчет.

9. По таблицам по массовой скорости воздуха определяют аэродинамическое сопротивление воздухонагревательной установки ΔΡ_А , Па.

10. Гидравлическое сопротивление воздухонагревателя по воде ΔP_w, Па,

ΔΡ_W = А^.W² ,

где А – коэффициент, принимаемый по справочнику.

Гидравлическое сопротивление воздухонагревательной установки определяют умножением сопротивления одного воздухонагревателя на число воздухонагревателей, соединенных последовательно по воде.

На сопротивление по воздуху следует давать запас 10%, на сопротивление по воде – 20%.

2 Коэффициент теплопередачи воздухонагревателя.

Коэффициент теплопередачи воздухонагревателя К, Вт/(м^2.оС), зависит от массовой скорости воздуха vρ и скорости теплоносителя в трубках W_тр. и приводится в справочной литературе для соответствующих типов воздухонагревателей.

При теплоносителе «пар» коэффициент теплопередачи принимают в зависимости от vρ.

Тема: «Очистка приточного воздуха»

1 Требования к очистке приточного воздуха